На что похожи и на что способны пять искусственных зародышей человека

N+1Наука

Людьми вырастут?

На что похожи и на что способны пять искусственных зародышей человека

Полина Лосева

Сорок лет назад британские биоэтики постановили: не стоит выращивать человеческие эмбрионы in vitro дольше 14 дней. Эмбриологи тогда спорить не стали — ни у кого и так не получалось продержать зародыш в лаборатории дольше недели. С тех пор техники культивирования изменились, и вот уже целых пять исследовательских групп одновременно подошли к границе 14 дня вплотную. Правда, неясно, нарушили они установившееся правило или нет — и как это правило теперь вообще применять.

Двухслойный стандарт

Через две недели после оплодотворения человеческий зародыш все еще сложно увидеть невооруженным глазом — он размером в десятую часть миллиметра. Но еще сложнее разглядеть в нем будущего человека. Бóльшую часть бугорка, прикрепившегося к матке, занимают внезародышевые ткани — то есть структуры, которые обеспечивают существование человека внутри матери и не имеют никакого отношения к его жизни после появления на свет.

Больше всего места занимает трофобласт — самый внешний из внезародышевых слоев. Рыхлое скопление клеток, которое врастает в стенку матки и образует там «детскую» часть плаценты. Внутри трофобласта — полость хориона, крупный пузырь с жидкостью. Дальше — два пузыря поменьше, амнион (в ходе развития он разрастется в самую крупную из зародышевых оболочек) и желточный мешок (он со временем станет частью кишечника). Между ними зажат, собственно, зародыш — два слоя клеток. В нем еще нет ни органов, ни тканей, ни даже осей тела. Можно распознать только верх и низ (будущие спина и живот): верхний гипобласт помогает строить амнион, нижний эпибласт врастает в желточный мешок.

3310c7a71428bb738386fa0004d9ebda.png
Так выглядит эмбрион по прошествии первых двух недель развития. Зародыш — два слоя в центре: фиолетовый эпибласт и синий гипобласт. Все остальное — вспомогательные ткани: над двухслойным диском — амнион, под ним — желточный мешок, вокруг них, с оранжевой стенкой — полость хориона, а снаружи, обозначенный синим и голубым — трофобласт. Sabitri Ghimire et al. / Developmental Biology, 2021

В начале третьей недели развития в эпибласте должно возникнуть углубление — первичная полоска. Она тянется вдоль всего эмбриона и позволяет увидеть, где будут голова и хвост, а также правая и левая стороны. Через углубление первичной полоски клетки мигрируют между слоями, образуя третий слой зародыша (это называют гаструляцией). После этого можно считать, что прообраз человека готов. У него уже есть три оси тела и три слоя, из которых можно это тело собрать. Из верхнего слоя получится кожа и нервная система, из нижнего — кишечник и внутренние органы, а из среднего произойдут мышцы и скелет.

d751d9a7ac4faa44647d31c2168e08de.png
Схема гаструляции на поперечном срезе. Из эпибласта (синий) в пространство над гипобластом (зеленый) выселяются клетки (красный), образуя промежуточный слой тела. Sabitri Ghimire et al. / Developmental Biology, 2021

Зародыш на этой стадии не может разделиться на двух полноценных близнецов, в лучшем случае получатся сиамские. Исходя из этого и некоторых других соображений, в 1984 году британская Комиссия по исследованию человеческого оплодотворения и эмбриологии предложила останавливать все эксперименты с человеческими зародышами на 14 день развития или на стадии первичной полоски (этому посвящен наш материал «14 дней спустя»).

Это правило соблюдается и сейчас: где-то оно вошло в законодательство, где-то осталось на уровне рекомендации от научного сообщества. Правда, в 2021 году ученые признали, что однажды из этого правила придется сделать исключения — чтобы исследовать этапы развития человека, которые невозможно пронаблюдать на реальных эмбрионах. Но до сих пор никто на это не решился. Более того, до недавнего времени никто не мог вырастить даже двухнедельный эмбрион.

На шаг ближе

Это тем удивительнее, что сам по себе зародыш до гаструляции устроен предельно просто: всего два слоя клеток и никакой, казалось бы, сложной топологии. Причем на мышиных зародышах, у которых ранние стадии развития устроены примерно так же, эмбриологи продвинулись куда дальше — и дорастили их до стадии, на которой появляются предшественники нервной системы и бьется аналог сердца (у человека это происходит к концу третьей недели эмбриогенеза).

С людьми оказалось сложнее — по двум причинам. Первая состоит в том, что ученые пытаются обойтись без половых клеток (поскольку, в отличие от сперматозоидов, яйцеклетки добывать довольно сложно, а выращивать искусственные мы пока не умеем). А значит, нужно научиться собирать эмбрионы из стволовых клеток — и проверить, что они развиваются, как настоящие.

Такие эмбрионы уже несколько лет как существуют (о них читайте в материале «Здравствуй, гхола!»). Но растить их дольше недели сложно, потому что — и здесь возникает вторая причина неудач — зародыш должен имплантироваться в стенку матки. А искусственную матку до сих пор тоже никто не придумал. То есть нужно каким-то образом имитировать весь набор сигналов, которые эмбрион мог бы получать от матери, — механические, химические и клеточные — или научиться обходиться без них.

Теперь сразу пять групп ученых показали, как это могло бы работать. Китайские ученые из группы Ли Тяньцина (Tianqing Li) из Куньминского университета науки и технологий взяли эмбриональные стволовые клетки (это культура клеток из эмбриона на стадии нескольких дней развития), разделили на две группы и обработали первую одними сигнальными веществами, чтобы клетки остались «наивными», а вторую — другими, чтобы клетки превратились в аналог трофобласта. Затем все клетки смешали, и они образовали трехмерные шарики. Ли и коллеги назвали их Е-ассемблоидами (где Е обозначает «эмбрионоподобные»).

8a248fbebdfe9f2ebf5db4519f22149c.jpg
Е-ассемблоиды. Сверху: ассемблоиды с двумя полостями. ACLS — подобие амниона, YSLS — аналог желточного мешка. Снизу: схема ассемблоидов и типы клеток, которые Ли и коллеги обнаружили в них на восьмой день в культуре: AME — стенка амниона, EPILC — аналог эпибласта, AVE — передняя часть гипобласта, PSLC — аналог клеток первичной полоски, PGLC — аналог предшественников половых клеток. Zongyong Ai et al. / biorxiv, 2023 Zongyong Ai et al. / biorxiv, 2023

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«История России языком дворянских гербов» «История России языком дворянских гербов»

Какое изображение можно считать гербом?

N+1
Человечество перекачало столько грунтовых вод, что ось Земли наклонилась Человечество перекачало столько грунтовых вод, что ось Земли наклонилась

Ученые из Университета Сеула оценили объем выкаченной из земли воды

ТехИнсайдер
Что едят в космосе Что едят в космосе

Рассказываем про пищу для космонавтов и по каким принципам она подбирается

Maxim
Вениамин Грабар Вениамин Грабар

Компания Ladoga — одно из градообразующих предприятий Петербурга

Собака.ru
7 самых распространенных способов обмана на шиномонтаже 7 самых распространенных способов обмана на шиномонтаже

Как не попасться на крючок мошенников в шиномонтаже

Maxim
Как Мария Сибилла Мериан научила европейцев восхищаться гусеницами и жуками Как Мария Сибилла Мериан научила европейцев восхищаться гусеницами и жуками

Мария Сибилла Мериан сломала стереотипы и отправилась ловить бабочек в Америку

Forbes
Как генеративный ИИ повлияет на закон об авторском праве Как генеративный ИИ повлияет на закон об авторском праве

Как адаптировать законы об авторском праве в отношении генеративного ИИ

ТехИнсайдер
Отрывок из новой книги норвежского писателя Карла Уве Кнаусгора Отрывок из новой книги норвежского писателя Карла Уве Кнаусгора

«Надежды» — пятая книга автобиографии «Моя борьба» Карла Уве Кнаусгора

СНОБ
Я - плохая хозяйка: можно ли это исправить? Я - плохая хозяйка: можно ли это исправить?

Из чего складывается неумение поддерживать порядок вокруг себя?

VOICE
Совестливые люди на высоких постах с меньшей вероятностью берут взятки. Верите? Совестливые люди на высоких постах с меньшей вероятностью берут взятки. Верите?

Чувство вины может иметь преимущества для общества в целом

ТехИнсайдер
10 шикарных корейских фильмов, о которых мало кто знает 10 шикарных корейских фильмов, о которых мало кто знает

Кинематограф Южной Кореи — это не только «Паразиты» и «Олдбой»!

Maxim
«Профориентационные туристические маршруты помогут привлекать кадры» «Профориентационные туристические маршруты помогут привлекать кадры»

Чем промышленный туризм интересен бизнесу

РБК
На роспуск Думской На роспуск Думской

История российской коктейльной культуры

СНОБ
Миссия допустима: 5 случаев, когда можно шпионить за партнером Миссия допустима: 5 случаев, когда можно шпионить за партнером

По мнению экспертов, есть ситуации, в которых можно следить за партнером

VOICE
Хмельной десерт. Как сочетать пиво и сладкое Хмельной десерт. Как сочетать пиво и сладкое

Гармонично подобранный десерт способен с неожиданной стороны раскрыть вкус пива

СНОБ
Простые радости Простые радости

В лаконичном современном интерьере сохранены основные принципы функциональности

Идеи Вашего Дома
Зачем мы на самом деле ходим в рестораны: 5 причин Зачем мы на самом деле ходим в рестораны: 5 причин

Что нам дает прием пищи не дома, а в соответствующих заведениях?

Psychologies
Вместо некролога: как жил и писал Кормак Маккарти — один из самых важных авторов своего времени Вместо некролога: как жил и писал Кормак Маккарти — один из самых важных авторов своего времени

Алексей Поляринов вспоминает одного из важнейших американских авторов

Правила жизни
Если вы пострадали от домашнего насилия: что нужно знать — 9 полезных выводов Если вы пострадали от домашнего насилия: что нужно знать — 9 полезных выводов

Насилие может быть не только физическим

Psychologies
«Расскажите немного о себе»: что отвечать на собеседовании — 4 совета «Расскажите немного о себе»: что отвечать на собеседовании — 4 совета

Как заинтересовать работодателя историей карьерного пути?

Psychologies
Этот гигантский Mercedes-Benz совмещал функции автобуса и почтового отделения Этот гигантский Mercedes-Benz совмещал функции автобуса и почтового отделения

Трёхосный автобус O 10000 — изюминка музея Mercedes-Benz

4x4 Club
Разумная конкуренция Разумная конкуренция

Насколько велики шансы у нейросетей, ИИ и роботов отнять работу у людей

РБК
«Как подстелить соломку» | Building a Safety «Как подстелить соломку» | Building a Safety

Оценка и управление рисками в социальном проектировании

Позитивные изменения
И рублем, и советом, и сервисом И рублем, и советом, и сервисом

Развитию туристической отрасли способствует комплексная господдержка

РБК
Аквапорины астроцитов оказались ответственными за отек мозга после инсульта Аквапорины астроцитов оказались ответственными за отек мозга после инсульта

Острая ишемия вызвала рост внутриклеточной концентрации кальция

N+1
Эксперт: ИИ не отнимет рабочие места у среднего класса, но сильно изменит саму работу Эксперт: ИИ не отнимет рабочие места у среднего класса, но сильно изменит саму работу

Лишь немногие останутся без работы из-за развития ИИ

ТехИнсайдер
Экономисты описали модель развития России по аналогии с Китаем Экономисты описали модель развития России по аналогии с Китаем

Российская экономика оказалась в ситуации «трех циркуляций»

Forbes
Вечная классика: 5 цветов лака, которые должны быть у каждой женщины Вечная классика: 5 цветов лака, которые должны быть у каждой женщины

Главная проблема, когда дело доходит до покрытия, — это выбор

VOICE
Ростов, Ельцин, монстр: какой получилась книга Андрея Подшибякина «Последний день лета» Ростов, Ельцин, монстр: какой получилась книга Андрея Подшибякина «Последний день лета»

Книга, которая погрузит слушателя в лихие ростовские 1990-е

Правила жизни
Влияют на гормоны и красоту: почему опасно носить солнцезащитные очки слишком долго Влияют на гормоны и красоту: почему опасно носить солнцезащитные очки слишком долго

Оказывается, солнцезащитные очки опасно носить подолгу

VOICE
Открыть в приложении